RIEGO POR GOTEO: DISEÑO, INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Ing Agr Dr. Leopoldo Génova Ing Agr Ricardo Andreau Ing Agr Ms Sc. Marta Etcheverry Ing Agr Pablo Etchevers Ing Agr Walter Chale Ing Agr Luciano Calvo Ing Agr Facundo Ramos
RIEGO POR GOTEO: DISEÑO, INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Unidad 1 Ciclo Hidrológico Precipitación: real y efectiva. Métodos de medición y estimación. Evaporación, transpiración y evapotranspiración. Infiltración. Métodos de medición y estimación. Modelos matemáticos y programas computacionales. Construcción de modelos matemáticos de aplicación en diseño de riego. Unidad 2 Relaciones agua-suelo- planta-atmósfera Contenidos hídricos referenciales. Humedad aprovechable total, consumida y residual. Relaciones entre tensiones y contenidos hídricos en los suelos. Umbral de riego: concepto, uso y determinación experimental. Láminas neta y bruta de riego. Análisis de la oferta y demanda de agua. Calidad del agua para riego. Manejo de aguas y suelos salinos. Eficiencias de riego. Unidad 3 Hidráulica en sistemas de riego por goteo Circulación de agua en tuberías y accesorios. Pérdidas de carga: medición y estimación. Extracción de agua subterránea. Clasificación y descripción de equipos motobombas. Determinación de requerimientos de bombeo. Análisis de sistemas de bombeo, selección del equipamiento y cálculo de potencia requerida. Aforo de bombas.
RIEGO POR GOTEO: DISEÑO, INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Unidad 4 Componentes de un sistema de riego por goteo Descripción de los componentes de un equipo de riego por goteo: tuberías, filtros, válvulas de alivio, de aire, de apertura (manuales, eléctricas e hidráulicas), emisores y automatización de los equipos. Unidad 5 Diseño de equipos de riego por goteo Información necesaria para la confección de un proyecto de riego. Diseño en función de la lámina: Etapas. Diseño: ejemplos diseñados e instalados. Despiece básico y final. Pautas para la presentación de proyecto. Control de equipos: identificación de fallas. Unidad 6: Instalación, operación y mantenimiento Aforo de bombas. Instalación de un equipo de riego por goteo: manejo de tuberías de PVC y polietileno. Instalación de piezas principales y accesorios. Pasos del armado. Uso de teflón, soluciones limpiadoras, pegamentos y selladores de rosca. Regulación de cada uno de los elementos. Lectura de planos de armado y despieces. Testeo de los equipos. Puesta en marcha y regulación de los diferentes elementos del riego. Mantenimiento. Evaluación de un equipo en funcionamiento.
RIEGO POR GOTEO: DISEÑO, INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Unidad 1. Ciclo Hidrológico El agua como recurso escaso Precipitación real y efectiva. Métodos de medición y estimación. Evaporación, transpiración y evapotranspiración. Infiltración. Métodos de medición y estimación. Modelos matemáticos y programas computacionales. Construcción de modelos matemáticos de aplicación en diseño de riego.
Superficie regada mundial
Km2 por año Utilización de agua en el mundo por sectores 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 año 1950 año 1960 año1970 año1980 año1990 año 2000 Agricultura Industria Red Urbana Embalses
Uso global del agua El 20% de la tierra bajo riego produce el 40% de los alimentos
Argentina
Argentina: origen del agua
Tipo de riego
Ciclo hidrológico
Precipitación Real medición en pluviómetro registro en fluviógrafo Efectiva Agua que ingresa al suelo Unidad y equivalencia 1 mm = 1 l m -2 = 10 m 3 ha -1
Evapotranspiración 1.- METODOS DIRECTOS (medición) LISIMETROS: Por drenado = variación de volumen Por pesada = variación de peso 2.- METODOS INTERMEDIOS (medición y estimación) EVAPORÍMETROS = Tanque Tipo A 3.- INDIRECTOS (estimación) METODOS BASADOS EN LA RADIACIÓN METODOS BASADOS EN LA TEMPERATURA METODOS BASADOS EN LA HUMEDAD RELATIVA
Evapotranspiración 1.- METODOS DIRECTOS (medición) LISIMETROS Por drenado = variación de volumen Por pesada = variación de peso
Evapotranspiración 2.- METODOS INTERMEDIOS (medición y estimación) EVAPORÍMETROS = Tanque Tipo A
Tanques de Evaporación
Datos de evaporación Tanque tipo A Estación agrometeorológica S. Martín Serie histórica 1974-2011 (Datos promedio mensuales) MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL Epan 369 299 252 163 111 76 91 134 196 277 329 375 2671 Kp 0,6 0,6 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,6 0,6 0,6 -- Eto 222 179 164 106 72 50 59 87 127 166 197 225 1653
Evapotranspiración 3.- INDIRECTOS (estimación) METODOS BASADOS EN LA RADIACIÓN METODOS BASADOS EN LA TEMPERATURA METODOS BASADOS EN LA HUMEDAD RELATIVA
Clasificación de métodos indirectos de estimación de la Et Modelos basados en la temperatura: Thornthwaite (1958), Blaney - Criddle (1950), Thornthwaite - Matter (1955), Blaney - Criddle mode FAO (1974) Modelos basados en la humedad del aire: Papadakis (1961), Hamon (1961), Halstead (1951) Modelos basados en la radiación solar global: Markkink (1957), Turc (1961), Jensen y Haise (1963), Hargreaves (1976), Hargreaves y Samani (1987), Doorembos y Puitt (1974) Modelos basados en la combinación de procesos de balance y transferencia turbulenta: Penman (1948), Penman - Monteith (1965), Penman - FAO (1974), Priestly y Taylor (1975) Modelos basados en la evaporación: Boucehet (1963), Doorembos y Pruitt (1975), Christiansen y Hargreaves (1970)
Evapotranspiración de los cultivos Cantidad de agua del suelo que vuelve a la atmósfera como consecuencia de la evaporación y de la transpiración de las plantas. Con la Etc (evapotranspiración del cultivo) se estima la necesidad de agua y se elaboran los programas operativos de riego Unidad y equivalencia 1 mm dia -1 = 1 l m -2 dia -1 = 10 m 3 ha -1 dia -1
Evapotranspiración
Coeficiente de desarrollo del cultivo (Kc) Kc = Etc / Eto El rango de variación del kc es de 0,3 a 1,3.
TOMATE PARA INDUSTRIA COEFICIENTES DE CULTIVO 1,30 1,20 0,90 0,70 0,50 0,10 15 30 45 60 75 90 105 120 T IF C Días Fuente: Tomate 2000
Climwat y Cropwat.FAO Climwat es una base de datos que alberga una gama de estaciones climatológicas de todo el mundo Cropwat es un programa que permite el cálculo rápido de las necesidades hídricas de los cultivos, el suministro de riego y programación de riego para diferentes cultivos
Infiltración La velocidad de ingreso de agua vertical en el suelo El agua penetra por macroporos, genera un frente húmedo que varia según: aporte de agua, textura, estructura, MO, contenido de humedad del suelo, salinidad, sodicidad y estado físico (arado, surqueado, sembrado, etc)
Tipos de infiltración Infiltración o flujo no saturado: Es la que se produce cuando el suelo no esta saturado Frente húmedo Velocidad variable Flujo saturado: Es la que se produce cuando el suelo esta saturado Velocidad tiende a ser constante
Infiltración I = Velocidad de infiltración. Lámina de agua que infiltra en el tiempo (mm/h ó cm/hora) Ib = Infiltración básica: I casi constante. Iac = Lámina acumulada. Volumen infiltrado (mm ó cm) Ip = Infiltración promedio: Promedio en un período de tiempo.
Infiltración: Modelos matemáticos Kostiakov (1932) modificado por Lewis (1979): I = k. t n I = infiltración, en cm/h. k = factor adimensional, representa la infiltración durante el intervalo inicial. Obtención de los datos de campo t = tiempo de infiltración, en minutos n: exponente que varía entre 0 y 1. Representa el cambio de la Infiltración respecto del tiempo. Es la pendiente de la curva. Modificación USDA: I = k. t n + Ib Ib = infiltración básica.
Velocidad de infiltración Velocidad de infiltración I (cm/h) 14 12 10 8 6 4 2 0 y = -0,0309x + 5,9942 R 2 = 0,3479 Lineal y = 35,154x -0,7268 R 2 = 0,9199 Exponencial 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Tiempo t (min)
Infiltración en función de la textura y la pendiente Fuente: Rainbird Corporation, derived from USDA Data
Infiltración básica Cuando la tasa de cambio de la I es del 10 % o -menos de la velocidad de infiltración. Rangos de Ib según suelo Muy arenoso 20-25 mm/h Arenoso 15-20 mm/h Limo-arenoso 10-15 mm/h Limo-arcilloso 8-10 mm/h Arcilloso < 8 mm/h
Iac = K t N Infiltración acumulada Iac = infiltración acumulada en cm. K = factor que surge de la integración, calculado K= k / 60 (n+1) N = calculado en la integración como N = n + 1 y representa la tasa de cambio de la Iac respecto del t, explica el crecimiento de Iac con el tiempo. t = tiempo, en minutos.
Gráfico infiltración acumulada Iac Infiltración acumulada (cm) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Tiempo (minutos)
I (cm/hora) Iac (mm) Evolución de la infiltración Ib = 179 25 n=-0,01 t (min)
Para que sirve conocer la I y la Iac?: Qué pretendemos hacer con un riego? Reponer el agua consumida por el cultivo desde el riego anterior Cómo se hace esto? Dejando el agua en contacto con la superficie para que infiltre al interior del perfil del suelo ocupado por las raices. Cuanto tiempo debo mantener el agua en contacto con el suelo para infiltrar la lamina de agua consumida por el cultivo desde el riego anterior? Cual es la duracion del riego? Transformación de la lamina (volúmen / área) en tiempo de contacto
Cuanto tiempo estoy regando o que lamina regué?
Tiempo (minutos)
Para eso utilizo la curva de infiltración acumulada LAMINA ACUMULADA (mm) Tiempo (minutos)
Infiltración promedio Ip (cm/h) = Iac (cm) / t(min)
DETERMINACION DE LA INFILTRACION A Campo Zona no saturada Infiltrómetro de doble anillo Infiltrómetro de disco
Infiltrómetro de Minidisco Método rápido, sencillo y preciso que permitiera estimar dos variables hidráulicas; la conductividad hidráulica nosaturada (K 0 ) (mm h -1 ) y la sortividad. (mm h -1/2)
Que es Riego? Aplicación artificial de agua que suministra a los vegetales la humedad necesaria para su desarrollo con alta eficiencia en el uso del agua. La regularización de la humedad del suelo mediante la aplicación de agua en la zona de las raíces.
Tipos de riego Complementario: se riega para complementar los aportes por lluvias. Zonas húmedas y subhúmedas Integral: se riega durante todo su ciclo o gran parte, por insuficiencia hídrica. Zonas áridas y semiáridas Cultivos protegidos
Métodos de riego: clasificación Superficiales. Gravitacionales: Surcos y amelgas Requieren de escurrimiento para distribuir el agua Aéreos: Aspersión y goteo No requieren de escurrimiento para distribuir el agua Subterráneos Subirrigación Aplican agua en la rizósfera
Riego por Goteo Ventajas No entorpece labores Requiere poca mano de obra Eficiente aplicación de agua y fertilizantes Apto para diversos suelos y topografías Permite uso agua salina Apto para pozos con bajos aforos Menos enfermedades Automatizable Desventaja Obturación (cabezal filtrado) Mayores costos de instalación
RIEGO POR GOTEO VS GRAVITACIONAL